刚性转子现场动平衡测试系统的研究

摘要

在工程实践中，转子的中心惯性轴线都会在某种程度上偏离其旋转轴线，故旋转的转子会产生不平衡离心力，这种现象被称为转子不平衡。转子的不平衡将引起设备振动，从而导致多方面的危害。
　　本文采用振动信号的双向测量法，依据双传感器构造复函数，研究了复函数FFT算法。利用该算法将转子不平衡运动描述为复平面内的一个旋转矢量，准确提取了转子不平衡信号的幅值和相位参数。通过对转子前、后端的不平衡振动信号的相位分析，找到了区分转子静不平衡与动不平衡的判据。这对转子不平衡量的检测和校正具有重要的意义。设计了能够模拟转子径向回转运动的仿真软件，可直观地描述转子在静不平衡与动不平衡状态下的运动。
　　通过调整转子的试重，测量相应的不平衡振动的幅值和相位，找出试重与振幅和相位之间的数学关系，即求出中间变量—影响系数。依据不平衡振动信号的幅值和相位，结合影响系数平衡法，研究了在现场动平衡中的单面和双面的平衡校正方法。将不平衡振动信号的幅值和相位转化为不平衡的质量和角度。建立了转子不平衡量的信号采集、分析系统，设计了动平衡的软件解算系统。
　　在某型动平衡试验机上，通过加载已知的不平衡质量，人为地构造出不平衡振动，并利用本文阐述的测试方法，进行不平衡振动信号的测试。通过解算软件的分析，找出不平衡的质量和角度，将其与人为加载的不平衡质量及其加载角度进行比较，发现诸参数都比较吻合，从而验证了本文所提出的转子不平衡量的检测和校正方法的正确性。
　　本文的研究内容为转子的现场动平衡技术的发展提供了有价值的新思路。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究发展历程

1．2．1 动平衡技术的发展历程

1．2．2 现场动平衡技术在国内外的发展状况

1．3 本文主要研究内容及结构安排

1．3．1 本文主要研究内容

1．3．2 本文结构安排

1．4 本章小结

2 转子现场动平衡理论的研究与分析

2．1 转子不平衡基本理论

2．1．1 刚性转子与柔性转子

2．1．2 转子不平衡的原因

2．1．3 转子质量不平衡引起振动的机理

2．1．4 转子不平衡量的表达方式

2．1．5 转子平衡精度等级的确定方法

2．2 刚性转子不平衡的几种情况分析

2．3 对转子实施静平衡或动平衡的方法

2．4 转子的现场平衡理论

2．4．1 什么是现场平衡

2．4．2 现场平衡需要注意的问题

2．5 本章小结

3 转子现场平衡中振动信号的测量方法研究

3．1 转子现场平衡中振动信号的基本测试方法

3．1．1 转子振动信号的采样频率及频率分辨率

3．1．2 基准信号与整周期采样

3．1．3 常规FFT获取不平衡信号的幅相特征

3．2 基于复函数FFT的转子不平衡信号的分析方法

3．2．1 基于复平面旋转矢量的转子回转误差的数学描述

3．2．2 复函数傅里叶变换与旋转矢量的数学关系及其物理意义

3．2．3 复函数FFT算法研究

3．3 转子静、动不平衡的相位分析

3．3．1 转子振动信号相位与静、动不平衡的关系

3．3．2 仿真转子振动信号的相位分析

3．3．3 实测转子振动信号的相位分析

3．4 本章小结

4 影响系数平衡法在转子现场平衡中的应用

4．1 影响系数平衡法

4．1．1 单面校正影响系数平衡法

4．1．2 双面校正影响系数平衡法

4．1．3 不平衡量的大小和相位的计算

4．2 运用影响系数法的现场测试方案设计

4．2．1 单校正面转子平衡解算模块

4．2．2．双校正面转子平衡解算模块

4．3 转子现场平衡解算模块的软件设计

4．3．1 单面加重平衡

4．3．2 双面加重平衡

4．4 本章小结

5 转子现场动平衡的实验研究

5．1 实验系统介绍

5．1．1 动平衡实验台

5．1．2 数据采样方法

5．1．3 测振传感器的选择和传感器的安装

5．2 动平衡测试系统软件设计

5．3 实验转轴现场平衡测试的过程

5．4 实验数据分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 发展与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间所做的工作